KR900000729B1 - 다단 압연기의 크라운 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

다단 압연기의 크라운 제어방법

제1도는 본 발명에 의한 방법을 적용시킨 12단 압연기의 제어회로를 나타내는 다이아그램.

제2도는 압연속도의 변화에 대하여 제어될 기계적 크라운(mechanical crown)량의 변화 태양을 나타낸 그래프도.

제3도는 로울에 있어서의 열의 출입상태를 나타낸 개략도.

제4도는 기계적 크라운 제어의 개념을 도시하는 설명도.

제5도는 정형화된 각종 열적 크라운(thermal crown)의 형상을 나타낸 도.

제6도는 종래의 12단 압연기의 일부 파단 정면도.

제7도는 제6도의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

9, 10 : 워크로울 21 : 패턴기억회로

22 : 비율기억회로 23 : 합성회로

24 : 선택회로

본 발명은 다단 압연기의 크라운 제어방법에 관한 것이다. 이같은 다단 압연기로는 예를 들면 제6, 7도에 도시된 것과 같은 12단 압연기가 알려져 있다.

상부 로울군(郡)을 지지하는 상부 로울 하우징(1)은 하부로울군을 지지하는 하부 로울 하우징(2)상에 수직으로 설치된 4개의 지주(3)에 상하로 승강가능하게 결합되어 있고, 상부 로울 하우징(1)위에 설치된 압하용 모우터(4)에 의해서 워엄(5), 워엄휘일(6), 축(7)그리고 도시하지 않은 워엄을 통하여, 상기 지주(3)와 맞물린 워엄휘일(8)을 구동시킴으로써 상부 로울군은 압하된다.

상, 하부 로울군은 워크로울(work rolls)(9, 10)과 워크로울들을 지지하는 2조의 중간로울(11, 12) 및 상기 중간로울들을 지지하는 3조의 지지로울(13, 14)로 각각 이루어진다. 압연기의 입구 및 출구측에 있는 지지로울(13b)의 각각의 새들(15)과 상부 로울 하우징(1)사이에는 각 새들(15)에 대하여 한쌍의 웨지블록(16, 17)이 형성되어 있고 웨지블록(17)은 상부 로울 하우징(1)위에 설치된 여러개의 구동수단(18)에 의해서 구동축(19)을 구동시키면 상하로 이동한다. 웨지블록(17)을 승강시키면 새들에 각각 다른 미소변위가 생겨 워크로울(9, 10)의 크라운이 제어되게 된다.

상술한 12단 압연기에서는 작업자가 압연기의 출구측에서 판형상을 관찰하여 작업로울에 가할 기계적 크라운량을 판단하고, 웨지블록(17)을 수직적으로 이동시키는 구동수단(18)을 적절히 수동으로 구동시켜 워크로울의 크라운을 조절한다.

그러나 최근들어 제품형상의 고정밀도와 수요증가에 따른 고생산성이 요구되므로 압연속도가 증대되는 것은 필연적이다.

그러나, 종래와 같이 수동으로 크라운을 조절하면 보다 정밀한 형상을 제공하고 정밀도를 유지하기 어렵다.

특히 가속 및 감속시의 열적 크라운의 급격한 변화로 인한 판형상의 변화를 극복하기도 불가능하며 이로 인하여 수율은 생산성을 열화시킬 정도로 저하된다.

을 보상하기 위하여 작업로울에 부여할 기계적 크라운을 압연속도에 따라 자동적으로 설정할 수 있는 다단압연기에 있어서의 크라운 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 열적 크라운을 보상하기 위하여 작업로울에 부여할 기계적 크라운을 압연속도에 따라 자동적으로 설정할 수 있는 다단압연기에 있어서의 크라운 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 미리 각종 압연조건에 대응하는 워크로울의 열적 크라운의 형상과, 압연속도의 변화에 대한 열적 크라운의 시간적 변화에 기초하여 결정되는 워크로울에 부여할 각 압연속도영역에 따른 기계적 크라운의 변화구배를 설정하는 단계, 상기 열적 크라운의 형상과, 예정된 압연계획 및 정상(定常)속도시의 목표 기계적 크라운량으로부터 결정되는 워크로울의 임의의 위치에서의 기계적 크라운량의 초기치로부터 연산된 워크로울 벤딩력을 워크로울에 초기치로서 부여하는 단계, 압연속도를 검출하는 단계, 이때의 압연속도 영역에 따라 상기 기계적 크라운의 변화 구배를 선택하는 단계 및 동시에 워크로울에 부여할 로울벤딩력을 조절하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단압연기의 크라운 제어방법이 제공된다.

이하 본 발명의 한 실시예를 첨부도면에 관하여 설명한다.

먼저 워크로울의 열적 크라운과 압연속도의 관계를 설명한다.

압연시 로울에 발생하는 열은 제3도에 도시된 바와 같이 압연재(20)의 소성 변형으로 인한 발열과 워크로울(9, 10) 및 압연재(20)사이의 마찰로 인한 발열로 이루어진다.

전자는 열전도에 의하여 워크로울(9, 10)로 유입되고 후자는 워크로울(9, 10)과 압연재(20)에 일정한 분배율로 유입된다. 워크로울(9, 10)로 유입되는 열을 q, 마찰열에 의한 열을 q_F, 소성변형에 의한 열을 q_R이라 하면 다음의 관계식이 성립한다는 것이 공지되어 있다.

여기서

w : 워크로울의 각속도

μ : 마찰계수

V_s: 압연재와 워크로울의 평균상대속도

t_s: 압연재와 워크로울의 접촉시간

P_m: 평균압하력

λ₁, λ₂: 압연재와 워크로울의 열전도율 d₁, d₂: 압연재와 워크로울의 온도전도울이다.

이들 식으로부터 명백한 바와 같이 워크로울로 유입되는 열량(q)은 워크로울의 각속도(w), 즉 압연속도에 정비례한다.

따라서 유입되는 열량(q)에 의하여 워크로울은 온도가 상승하여 팽창하므로 워크로울의 열적 크라운은 압연속도의 변화와 유사한 거동을 보이게 된다.

이상의 경향은 실제 압연에 있어서도 본 발명자들에 의하여 확인되었다.

예를 들면 어떤 압연조건에서 제4b도에 도시된 압연속도의 변화에 대한 워크로울의 축방향에 있는 어느 점에서의 열적 크라운량(C_r)의 변화와 이에 대응하는 기계적 크라운량(C_M) 및 크라운 조정 후 크라운량(C)의 변화를 제4a도에 도시하였다.

가속시, 정상 속도시 및 가속시의 각 속도 영역에서 열적크라운량(C_r)은 양호한 대응관계로 변화한다.

이와 같은 워크로울의 열적 크라운은 압연재의 단면형상에 직접 영향을 미치기 때문에, 이를 해소시키기 위하여 열적 크라운을 조정하여 제어할 필요가 있다.

본 발명이 적용되는 다단압연기에 있어서는 워크로울의 직경이 40 내지 100mm로서 매우 작고 열용량도 작기 때문에, 열적크라운의 변화를 기계적 크라운(크라운 조절량)으로 비교적 속히 보상시키는 것이 적절하다.

제4a도에는 기계적 크라운 제어의 개념이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이 워크로울의 열적 크라운은 제4a도의 C_r곡선으로 도시된 것처럼 압연속도의 변화에 양호한 대응관계로 변화한다.

기계적 크라운 제어는, 기계적 수단에 의하여 워크로울에 벤딩력을 가하여 열적 크라운과 반대되는 경향인 기계적 크라운량(C_M)을 부여하고 이로써 열적 크라운을 해소시켜서 압연속도가 변화할 때에도 워크로울의 크라운이 일정하게 유지하게 유지되도록 수행된다.

제4a도에서는 크라운 조정 후의 크라운량이 시간에 따라 감소하는데, 이것은 워크로울의 뒤에 있는 중간로울, 지지로울, 압연기 하우징 등을 포함하는 압연기 전체시스템의 온도가 압연이 진행됨에 따라 상승하는 경향이 있기 때문이다.

이하 본 발명의 한 실시예를 제1도와 관련하여 설명한다. 제1도에는 본 발명에 따른 크라운 제어방법을 적용시킨 12단 압연기가 도시되어 있는데, 제어회로에 제외한 압연기의 본체 부분은 상술한 종래의 것과 동일하므로 대응하는 부분은 동일한 번호를 붙이고 이에 대한 설명은 생략한다.

제어회로는 패턴기억회로(pattern memory)(21), 비율기억회로(22), 합성회로(23), 선택회로(24), 크라운량 연산회로(25), 모터 구동제어회로(26), 비교회로(27)로 이루어진다.

패턴기억회로(21)에는 각종 압연 조건에 대응하는 열적 크라운의 형상이 여러개 기억되어 있고, 압연이 개시되기전에 이중의 하나가 선택되어 합성회로(23)에 입력된다. 이것에 기억되어 있는 열적 크라운의 형상은 각종 압연 조건에 대하여 계산한 것 또는 실제 측정하여 구한 것으로서 모든 압연조건에 대하여 제5도에 도시된 것과 같이 정형화되어 있다.

보다 상세히 말하면 열적 크라운의 형상은 각 압연 조건에 대하여 웨지블록(17)의 구동축(19)에 대응하는 워크로울의 축방향에 있는 각 점에서의 열적 크라운량의 비율을 직선적으로 표시함으로써 정형화되어 기억된다.

따라서 워크로울의 축방향에 있는 어느점에서의 열적 크라운량의 절대치를 구하면 정형화된 열적 크라운의 형상으로부터 워크로울의 전체 영역에 걸쳐서 열적 크라운량이 결정될 수 있다.

비율기억회로(22)에는 압연속도의 변화에 대한 열적크라운을 해소시키기 위하여 부여해야 하는 기계적 크라운과 변화구배가 정형화된 것이 기억되어 있고 이 구배는 선택회로(24)에 의하여 선택된다.

부연 설명하면, 각각의 속도영역, 즉 고속정상속도영역, 저속영역, 가속영역, 감속영역에 대하여 부여할 기계적 크라운의 변화구배가 제어되고, 이들은 각각 K1, K2, K3, K4로서 기억된다.

예를 들면 제4a도에서 기계적 크라운량의 곡선(C_M)을 가속영역, 고속정상속도영역 및 감속영역에 대하여 직선으로 근사시키고 그 구배를 각각 K3, K1, K4로 하였다.

합성회로(23)는, 외부로부터 패턴설정에 의하여 상기 패턴기억회로(21)로부터 선택된 열적 크라운 형상과, 외부로부터 설정되는 워크로울위의 축방향에 있는 어느 일점에 있어서의 기계적 크라운량의 초기치를 합성하여, 상기 웨지블록(17)의 각각의 구동축(19)(Ⅰ, …, Ⅳ축)에 대응하는 워크로울의 각 점에 부여된 기계적 크라운량의 초기치를 연산하여, 그 결과를 크라운량 연산회로(25)로 입력시킨다.

패턴기억회로(21)로부터 선택된 열적 크라운 형상은 워크로울의 축방향의 각 점에서의 열적 크라운량의 비율이므로, 이 비율에 -1을 곱하여 부여될 기계적 크라운량의 비율로 변화시킨 후, 외부로부터 설정된 워크로울위의 축방향의 어느 일점에 있어서의 기계적 크라운량의 초기치를 곱하여, 각 구동축(19)(Ⅰ, …, Ⅳ축)에 대응하는 워크로울의 각 점에 부여될 기계적 크라운량의 초기치를 구한다.

또한 외부로부터 설정되는 워크로울 위의 축방향의 어느 일점의 기계적 크라운량의 초기치는 다음과 같이 결정된다.

정상속도시에 필요한 기계적 크라운량은 통상의 압연작업중에 파악하는 것이 용이하다.

즉, 정상속도시에 부여할 기계적 크라운량은 경험 또는 계산에 의하여 설정될 수 있다.

그러므로 정상속도시에 부여할 기계적 크라운량을 목표기계적 크라운량으로서 각종 압연조건에 대하여 설정한다. 예정된 압연계획의 정상속도시 까지의 가소과정에 기초하여 상기 부여할 기계적 크라운의 변화구배(K₁, …, K₄)를 적절히 상정하고, 그 후 상기 정상속도시의 목표 기계적 크라운량과 상정된 기계적 크라운의 변화구배로부터 역산하여 초기치를 계산한다.

비교회로(27)는 중간로울(11, 12)의 구동모너(28)의 회전수로부터 압연속도를 검출하고, 압연속도가 어느 속도 영역에 있는지 판단하여, 그 판단결과를 선택회로(24)로 입력한다.

선택회로(24)는 상기 비교회로(27)에 의해 검출되어 판단된 압연속도의 속도 영역에 대응하는, 부여할 기계적 크라운의 변화구배를 상기 비율기억회로(22)에 기억된 K₁, …, K₄로부터 선택하여 크라운량 연산회로(25)로 입력한다.

크라운량 연산회로(25)는 상기 선택회로(24)에 의해 선택된 기계적 크라운의 변화구배를 상기 합성회로(23)로 부터의 기계적 크라운량의 초기치 또는 전단계의 기계적 크라운량에 곱하고, 이로써 다음 단계에서 각 구동축(19)(Ⅰ, …, Ⅳ)에 대응하는 워크로울의 각 점에 부여할 기계적 크라운량을 연산한다.

모터구동제어회로(26)는 상기 크라운량 연산회로(25)에 의해 연산된 기계적 크라운량을 워크로울(9, 10)에 부여하는데 필요한 로울벤딩력을 계산하여 이 로울벤딩력을 워크로울(9, 10)에 가하기 위하여 웨지블록(17)을 승강시키는 구동수단(18)을 구동시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명의 크라운 제어방법으로 제어 하였을 때 워크로울의 어느 일점에 부가되는 기계적 크라운량의 변화태양을 제2도에 도시하였다. 제2도에서 기계적 크라운량의 초기치가 설정된 후, 압연기 개시되어 가속영역부터 저속영역 및 고속정상속도영역까지 순차적으로 압연속도가 변화됨에 따라서, 정형화된 기계적 크라운의 변화구배(K₁, …, K₄)중 각 속도영역에 대응하는 구배가 선택되어 이 때의 기계적 크라운량이 결정된다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하여 압연전에 그 압연조건에 대한 열적 크라운의 형상과 부여할 기계적 크라운의 초기치가 설정되면, 어떤 압연속도영역에서도 그 압연속도에 따른 기계적 크라운량이 자동적으로 연산되어 워크로울에 부여된다.

그러므로 특히 가속 및 감속영역에서 열적 크라운의 급격히 변하는 경우에도 압연재의 형상변화를 최소로 억제할 수 있다.

뿐만 아니라 종래 작업자가 할 수 없었던 가속 및 감속영역에서도 제품을 생산할 수 있으므로 생산성이 향상된다.

또 현상 검출기 등의 특수항 장비를 설치할 필요가 없으므로 염가로 크라운 제어가 가능하다.

Claims (1)

1. 미리 각종 압연조건에 대응하는 워크로울의 열적 크라운의 형상과, 압연속도의 변화에 대한 열적 크라운의 시간적 변화에 의거하여 결정하는 워크로울에 부여할 각 압연속도영역에 따른 기계적 크라운의 변화 구배를 설정하고; 상기 열적 크라운의 형상과, 예정된 압연계획 및 정상속도시의 목표 기계적 크라운량으로부터 결정하는 워크로울의 임의의 위치에서의 기계적 크라운량의 초기치로부터 연산된 로울벤딩력을 초기치로서 워크로울에 부여한 후, 압연속도를 검출하여 이 때의 압연속도영역에 대응하는 상기 기계적 크라운의 변화구배를 선택함과 동시에, 워크로울에 부여할 로울벤딩력을 조정하는 것을 특징으로 하는 다단압연기의 크라운 제어방법.

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